高速公路改擴(kuò)建工程高填方段地基處理措施分析

牛強(qiáng)

摘 要：本文對(duì)京滬高速公路改擴(kuò)建工程中匝道改建段以及高填方路堤加寬進(jìn)行了介紹，并以不同地質(zhì)條件為依據(jù)，提出不同的地基處理方案，并對(duì)施工過程中的質(zhì)量控制、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、施工工藝、注意事項(xiàng)、機(jī)械配備以及施工參數(shù)等內(nèi)容進(jìn)行了分析，旨在提高高速公路改擴(kuò)建水平。

關(guān)鍵詞：高填方地基;改擴(kuò)建;高速公路;地基處理

中圖分類號(hào)：U418.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 工程背景

京滬高速公路新沂至淮安段路基寬度為28 m，設(shè)計(jì)行車速度為120 km/h，為雙向四車道。通過對(duì)京滬高速改擴(kuò)建項(xiàng)目進(jìn)行前期研究可知，在對(duì)改擴(kuò)建過程中設(shè)計(jì)速度不變，以八車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)進(jìn)行建設(shè)，并采用兩側(cè)加寬的方式，對(duì)左右兩幅各擴(kuò)寬7 m，路基寬度為42 m。通過對(duì)該路段的改擴(kuò)建過程為依據(jù)對(duì)高速公路改擴(kuò)建方案進(jìn)行分析，為今后高速公路改擴(kuò)建提供借鑒。

2 高填方地基的施工和設(shè)計(jì)要求

通過對(duì)高填方地基的特點(diǎn)進(jìn)行分析可知，再對(duì)其進(jìn)行施工和設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)遵循工程環(huán)境保護(hù)、節(jié)約土地、填挖平衡、就地取材以及因地制宜等國(guó)策。在對(duì)高填方地基進(jìn)行建設(shè)過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循環(huán)境保護(hù)法和水土保持法，避免出現(xiàn)水土流失和污染，起到保護(hù)環(huán)境的作用。

（1）在對(duì)地基進(jìn)行填筑過程中，應(yīng)以地基變形控制設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)對(duì)地基的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。

（2）應(yīng)以邊坡坡頂穩(wěn)定使用荷載、工況條件、工程地質(zhì)條件以及填料的物理力學(xué)性質(zhì)等為基礎(chǔ)，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)填筑邊坡的坡比以及形式的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。

（3）在對(duì)地基進(jìn)行填筑過程中應(yīng)采用分層驗(yàn)收、分層質(zhì)量檢驗(yàn)、分層夯實(shí)以及分層填筑的方式進(jìn)行處理。

（4）在地基填筑的施工期間，施工人員應(yīng)對(duì)地基變形進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并以監(jiān)測(cè)結(jié)果為依據(jù)，對(duì)填筑體和地基的整體穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。

（5）地基填筑完成后，應(yīng)放置一段時(shí)間，通常填料為碎石和塊石時(shí)，置放時(shí)間應(yīng)為1個(gè)雨季，填料為其他材料時(shí)，置放時(shí)間應(yīng)為1～2個(gè)雨季，在實(shí)際施工過程中，施工人員應(yīng)對(duì)變形和沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并以觀測(cè)情況為依據(jù)對(duì)沉降期長(zhǎng)短進(jìn)行選擇。

3 方案選擇

在對(duì)方案進(jìn)行選擇的過程中，施工單位應(yīng)以地質(zhì)情況為基礎(chǔ)，對(duì)加固方法進(jìn)行選擇，為了使地基承載力提高，避免出現(xiàn)沉降，通常應(yīng)采用復(fù)合地基進(jìn)行施工。

在對(duì)平原地區(qū)進(jìn)行施工過程中，由于地下水位較高，因此應(yīng)選擇CFG樁和粉噴樁對(duì)其進(jìn)行處理;在對(duì)黃土區(qū)進(jìn)行施工過程中，應(yīng)采用灰土擠密樁對(duì)濕陷性黃土進(jìn)行處理，采用CFG樁對(duì)非濕陷性黃土區(qū)進(jìn)行處理。

4 施工方案

4.1 分層夯實(shí)和填筑的要求

（1）在分層填筑過程中，施工技術(shù)為堆填攤鋪，避免出現(xiàn)拋填施工。

（2）應(yīng)使用強(qiáng)夯法對(duì)粗粒土料和巨粒土進(jìn)行處理。

（3）采用振動(dòng)碾壓法或者沖擊壓實(shí)法對(duì)細(xì)粒土料和土夾石混合料進(jìn)行處理。

（4）在使用強(qiáng)夯法對(duì)土夾石混合料、粗粒土料以及巨粒土進(jìn)行處理過程中，應(yīng)以地區(qū)經(jīng)驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為依據(jù)，對(duì)夯實(shí)指標(biāo)、施工參數(shù)以及分層厚度進(jìn)行確定。

（5）在采用振動(dòng)碾壓法或沖擊壓實(shí)法對(duì)細(xì)粒土料或土夾石混合料進(jìn)行處理過程中，應(yīng)按照地區(qū)經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)夯實(shí)指標(biāo)、施工參數(shù)和分層厚度進(jìn)行分析。

（6）在使用粘性土和細(xì)粒料對(duì)高填方路段進(jìn)行分層填筑施工過程中，應(yīng)以壓實(shí)設(shè)備和填料特性為基礎(chǔ)對(duì)分層填筑厚度進(jìn)行確定，與此同時(shí)，施工人員還應(yīng)該保障填料為最優(yōu)含水量，且其中有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)小于5%，在對(duì)邊坡區(qū)進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇粗粒土料或巨粒土。

（7）將沉降桿設(shè)置于高填方路段并對(duì)其進(jìn)行沉降觀測(cè)，在對(duì)路堤進(jìn)行填筑時(shí)，應(yīng)每隔2天對(duì)其沉降情況進(jìn)行觀測(cè)，當(dāng)兩次填筑時(shí)間間隔較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)至少每隔一周進(jìn)行一次觀測(cè)，當(dāng)遇到變形異變或者降水等問題時(shí)，應(yīng)提高監(jiān)測(cè)頻率，當(dāng)施工填筑完成后，應(yīng)每隔一月進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)。

（8）當(dāng)高填方路段填筑范圍比較大時(shí)，應(yīng)將其分成多個(gè)工作面進(jìn)行施工，由于各工作面的填筑速度或填筑標(biāo)高存在差異時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)工作面搭接方面的問題。在對(duì)相鄰工作面搭接部位進(jìn)行處理的過程中，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：第一，當(dāng)填筑區(qū)域較大時(shí)，相鄰工作面之間的高差應(yīng)小于一層填筑層的厚度，在對(duì)不同填筑層進(jìn)行搭接時(shí)，應(yīng)維持在豎向位置，錯(cuò)開搭接;第二，在相鄰工作面搭接過程中，可使用強(qiáng)夯法對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，通常補(bǔ)強(qiáng)上界面的寬度應(yīng)比2倍夯錘直徑大，下界面應(yīng)以1：1的比例進(jìn)行放坡，直到達(dá)到屋頂面，且應(yīng)大于2倍夯錘直徑，具體做法如圖1。

（9）使用強(qiáng)夯法對(duì)工作面搭接位置進(jìn)行處理的過程中，應(yīng)確保分層厚度不超過4 cm，且應(yīng)以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)對(duì)夯實(shí)指標(biāo)和施工參數(shù)進(jìn)行控制。

4.2 灰土擠密樁

4.2.1 作用原理

在成孔過程中，樁孔中的土?xí)粩D到兩側(cè)，因此樁周的土體會(huì)出現(xiàn)重塑和擾動(dòng)等現(xiàn)象。與此同時(shí)，樁周圍的土層會(huì)不斷硬化至成型，當(dāng)拔出樁管時(shí)，之前被擠壓得土層松弛并回彈，在此時(shí)再對(duì)樁孔進(jìn)行填料夯實(shí)可以起到改善回彈土得作用。對(duì)于灰土而言，當(dāng)其硬化后會(huì)產(chǎn)生較高得抗剪力，可以起到防止土層側(cè)向移動(dòng)的作用。

4.2.2 施工布置

在對(duì)道路進(jìn)行施工時(shí)，施工單位應(yīng)對(duì)前期工作進(jìn)行完善，在布置樁體時(shí)，施工人員應(yīng)以實(shí)際情況為依據(jù)，提高設(shè)計(jì)和布置水平。當(dāng)路基寬度不大于4 m時(shí)，應(yīng)按照等邊三角形對(duì)樁體進(jìn)行布置，樁體直徑應(yīng)為0.5 m，各樁之間的距離應(yīng)為1.2 m。與此同時(shí)，施工單位應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘查，對(duì)不同高度的路基進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)，在對(duì)樁體進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)確保其長(zhǎng)度比濕陷層深0.5 m～1 m，也就是說當(dāng)濕陷層為11 m時(shí)，樁長(zhǎng)應(yīng)為11.5 m～12 m。

4.2.3 施工工藝

在對(duì)灰土樁進(jìn)行施工過程中，應(yīng)先對(duì)樁孔進(jìn)行建設(shè)，此過程通常需要借助柴油錘振動(dòng)沉管法進(jìn)行施工。成孔后，應(yīng)確保地基附近的含水量符合要求，土壤具有良好的可塑性，當(dāng)樁口土層含水量不超過12%時(shí)，施工人員應(yīng)對(duì)其進(jìn)行增濕處理。在進(jìn)行施工過程中，應(yīng)每隔1～2個(gè)孔從外向里進(jìn)行回填，在回填過程中應(yīng)確保樁孔內(nèi)部的穩(wěn)定性，與此同時(shí)，施工人員應(yīng)對(duì)樁孔進(jìn)行隨機(jī)檢查，確保樁孔的垂直度、深度以及直徑符合施工要求，通常應(yīng)將偏差控制在5 cm以內(nèi)，且垂直偏差應(yīng)不超過2%。對(duì)孔進(jìn)行檢驗(yàn)，確保其符合要求后，對(duì)3：7石灰土進(jìn)行篩選，并分層向孔中進(jìn)行填筑和夯實(shí)，確保其壓實(shí)度不小于96%。

4.2.4 質(zhì)量檢驗(yàn)

當(dāng)樁孔施工完成后，施工人員應(yīng)對(duì)樁孔進(jìn)行檢查，確保垂直度、深度、樁位以及樁徑的準(zhǔn)確性，與此同時(shí)，為了保障回填土的施工效果，施工人員應(yīng)有針對(duì)性的對(duì)回填土效果進(jìn)行調(diào)查，對(duì)內(nèi)樁間土的濕陷性以及壓縮性進(jìn)行控制，避免發(fā)生安全事故。

4.3 CFG樁

4.3.1 作用原理

在對(duì)CFG樁進(jìn)行施工過程中，需要采用振動(dòng)沉管法，通過擠壓和振動(dòng)達(dá)到提高樁前土密度的目的，CFG樁不但可以起到端阻的作用，還可以發(fā)揮樁的側(cè)阻作用，從而達(dá)到提高復(fù)合地基承載力和可調(diào)性的目的，如圖2為CFG樁。

4.3.2 施工工藝

（1）樁機(jī)就位。對(duì)樁位進(jìn)行檢驗(yàn)，確保其符合要求，樁機(jī)應(yīng)就位，機(jī)長(zhǎng)應(yīng)對(duì)樁位進(jìn)行二次核對(duì)，確保其偏差不超過1/2 d，與此同時(shí)，還應(yīng)該對(duì)垂直度進(jìn)行調(diào)整，確保誤差不超過1%。

（2）振動(dòng)沉管。當(dāng)樁管入土之后，施工人員應(yīng)對(duì)其整體深度進(jìn)行控制，不但要考慮樁孔深度，也應(yīng)對(duì)樁長(zhǎng)進(jìn)行控制，在對(duì)樁體深度進(jìn)行控制過程中，施工人員可以在樁體上涂抹油漆進(jìn)行標(biāo)記，最后2 min應(yīng)保障樁長(zhǎng)灌入度不超過2 cm，當(dāng)樁體下孔過程中，應(yīng)使用填充物對(duì)樁管進(jìn)行處理，并采用分段施工方式對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)施工，當(dāng)樁管逐漸沉入樁孔，下沉完成后，施工人員應(yīng)拔出樁管，樁管的拔出速度應(yīng)為1.2 m/min～1.5 m/min，為了防止出現(xiàn)斷樁或縮徑等問題，施工人員應(yīng)對(duì)拔管高度和速度進(jìn)行控制。

（3）灌注混合料。在對(duì)混合料進(jìn)行灌注過程中，應(yīng)該采用30 mm～50 mm坍落度，成樁后，應(yīng)保障樁頂浮漿厚度小于20 cm。在實(shí)際灌注過程中，應(yīng)保障充盈系數(shù)不小于1，且為了保障攪拌的均勻性，應(yīng)確保攪拌時(shí)間不低于1 min。

（4）在振動(dòng)拔管的過程中，應(yīng)使用錘擊法對(duì)管內(nèi)混凝土高度進(jìn)行檢查，應(yīng)確?；炷粮叨炔坏陀? m，或高于地面，當(dāng)高度不符合要求的時(shí)候，應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充。

（5）成樁后，應(yīng)確保成樁標(biāo)高高度比設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高高0.5 m以上。

4.4 碎石樁

4.4.1 加固理論

使用沖擊或者振動(dòng)對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理成孔，并使用碎石對(duì)樁體進(jìn)行回填，從而形成密石樁體，即為碎石樁的加固原理。在對(duì)樁體進(jìn)行建設(shè)過程中，使用碎石不但可以使地基的整體質(zhì)量得以提高，還可以對(duì)排水路徑進(jìn)行改善，從而起到排水砂井的作用，使樁體的穩(wěn)固性進(jìn)一步提高，圖3為碎石樁。

4.4.2 施工工藝

在對(duì)碎石樁進(jìn)行施工過程中需要先對(duì)原地面進(jìn)行平整處理，再實(shí)時(shí)測(cè)量放樣、確定樁位，隨后使用振沖器進(jìn)行處理，成孔后加料振密，并關(guān)閉振沖器，最后進(jìn)行樁機(jī)移位。

在施工開始之前，施工人員應(yīng)使用全站儀對(duì)斷面和路基的范圍進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)施工圖紙，使用卷尺人工實(shí)施測(cè)量放樣，在碎石樁施工過程中，應(yīng)確保其施工深度穿透軟土層并進(jìn)入硬土層，且深度應(yīng)大于1 m。在打樁的過程中，應(yīng)由外而內(nèi)間隔進(jìn)行，使用碎石孔進(jìn)行填筑過程中，應(yīng)確保填石量大于設(shè)計(jì)值的90%。與此同時(shí)，施工人員應(yīng)以樁孔的深度為依據(jù)對(duì)留振和拔管時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，在確保碎石的下落連續(xù)性的基礎(chǔ)上，當(dāng)樁孔淺時(shí)，施工人員可以降低拔管速度，當(dāng)樁孔深時(shí)，施工人員可以提高拔管速度，通常拔管速度范圍為1.2 m/min～1.5 m/min。與此同時(shí)，施工人員還應(yīng)該對(duì)復(fù)合地基進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于粘性土地基，應(yīng)使用單樁靜荷載對(duì)其單樁承載力進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于砂性土地基，應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)貫入式對(duì)樁間土密實(shí)情況進(jìn)行檢測(cè)。最后，施工人員應(yīng)使用K30試驗(yàn)對(duì)整體地基進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后才能對(duì)路基進(jìn)行施工。

5 結(jié)束語

在對(duì)高填方地基進(jìn)行施工過程中，施工單位應(yīng)以地質(zhì)情況為基礎(chǔ)，采取不同的方式對(duì)其進(jìn)行處理，在施工過程中，應(yīng)執(zhí)行“確保質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、保護(hù)環(huán)境以及安全適用”的原則，對(duì)復(fù)合地基進(jìn)行處理。通過對(duì)實(shí)際施工過程進(jìn)行分析可知，對(duì)不同的地基采用不同的復(fù)合地基組成方式進(jìn)行處理，不但可以使土體的抗剪強(qiáng)度得以提高，使土坡的抗滑穩(wěn)定性進(jìn)一步增加，還可以使地基承載力得以提高，減少沉降。

參考文獻(xiàn)：

[1]柴賀軍，張麗娟.山區(qū)典型路基穩(wěn)定性分析與處治效果評(píng)價(jià)[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2008（06）：101-103.

[2]孔凡林，李成芳.強(qiáng)夯法在山區(qū)塊石拋填地基中的工程實(shí)踐[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2010，6（S2）：1703-1706.